Как вирусы оказались одним из важнейших факторов эволюции живого
Вирусы сопровождают все группы живых существ со времен первых организмов на Земле. Они могут быть опасными патогенами или полезными симбионтами, но нельзя забывать, что они еще и один из важнейших факторов эволюции. Как вирусы повышают генетическое разнообразие всех живых организмов и почему они оказались так важны в эволюции — в рамках гида «Полезные вирусы» ПостНауке рассказывает вирусолог Леонид Марголис.
Двигатель эволюции — это изменчивость. У существ, которые размножаются половым путем, в том числе и у людей, изменчивость генетического материала достигается за счет того, что каждое поколение получает половину генома от матери и другую половину от отца. Помимо этого, дополнительное разнообразие дают мутации и рекомбинация генетического материала (то есть перераспределение генов между хромосомами) внутри одного организма. Но есть еще и горизонтальный перенос генов, то есть процесс, при котором один организм передает генетический материал другому организму, не являющемуся его потомком. Большую роль в этом играют вирусы, в том числе и бактериофаги, то есть вирусы бактерий.
Впервые это явление было описано еще в конце 1950-х, а тридцать лет спустя американский иммунолог и микробиолог Майкл Сивянен предположил, что горизонтальный перенос генов был важным фактором эволюции с начала жизни на Земле. В 2004 году его коллега Карл Вёзе доказал, что между древними группами живых организмов происходил массовый перенос генетической информации.
Наиболее изучен перенос генов между бактериями. Вирусы в основном обмениваются генами путем гибридизации, когда попадают в одну и ту же клетку организма и взаимодействуют путем комплементарного соединения цепочек нуклеиновых кислот (ДНК или РНК). Что касается млекопитающих, то это, по-видимому, редкое явление. Такая концепция возникла недавно. Ведь чтобы такой перенос сохранился, нужно, чтобы новый ген попал в зародышевую клетку, но природа оберегает наше я.
С эволюционной точки зрения вирусы можно условно поделить на три группы. Есть вирусы, которыми мы заражаемся сегодня, есть те, которые заражали наших предков, а потом вымерли, и бактериофаги.
Влияние современных вирусов понятно: некоторые из них являются нашими симбионтами, другие, наоборот, очень для нас опасны. И, как мы знаем, набор этих опасных вирусов непостоянен, потому что все время появляются их новые разновидности. Это серьезные факторы эволюции, потому что они значительно повлияли на человеческую популяцию.
Что касается вирусов, которые существовали миллионы лет назад, то их влияние эволюцию исследовать довольно сложно. Считается, что вирусы являются переносчиками генома. У всех групп живых существ в генетическом материале обнаружены своего рода «ископаемые», так называемые эндогенные вирусные элементы, то есть последовательности ДНК вирусного происхождения. Некоторые из них даже представлены полными вирусными геномами (провирусами). Эндогенные вирусные элементы могут оказываться очень выгодными: например, из опытов на мышах мы знаем, что эти вирусные геномные элементы играют важную роль в самых разных процессах, вплоть до способности к обучению.
Почему необходимо включить в этот список бактериофагов? Потому что мы находимся в очень тесном симбиозе с бактериями, можно даже сказать, что мы на 90% состоим из бактерий: в нашем организме бактериальных клеток в 10 раз больше, чем собственно клеток самого организма. Таким образом, заражающие бактерии вирусы неизбежно будут играть большую роль и в нашей эволюции тоже.
Бактериофаги — самые активные и изученные переносчики генетического материала. По сути, при формировании вирусных частиц бактериофаг захватывает часть ДНК бактерии и при заражении других клеток может передать им чужие гены. Именно благодаря этому процессу (трансдукции) бактерии получают устойчивость к антибиотикам от других штаммов и даже видов. Для бактерий горизонтальный перенос генетического материала вирусами еще и заменяет половое размножение в плане генетического разнообразия.
Читайте также
Поддержать постнауку 
